Jedným z najzáhadnejších kozmických javov sú rýchle rádiové vzplanutia. Sú to krátke rádiové signály s trvaním niekoľkých milisekúnd neznámej povahy, ktoré sú výsledkom uvoľnenia obrovského množstva energie. Od ich objavenia uplynulo viac ako desať rokov, ale astrofyzici sa stále snažia zistiť mechanizmy ich výskytu. Vedci uvádzajú ako možné zdroje neutrónové hviezdy, čierne diery a dokonca aj vysielače z mimozemských civilizácií.
Tajomné signály
Pri rýchlych rádiových výbuchoch sa uvoľní toľko energie v milisekundách, ako slnko emitovalo za niekoľko desiatok tisíc rokov. Hlavnou hypotézou je, že sú zapríčinené katastrofickými udalosťami, ako je zlúčenie dvoch neutrónových hviezd, záblesk z vyparovania čiernej diery alebo transformácia pulzaru na čiernu dieru. Dlho sa verilo, že rádiové impulzy sa môžu vyskytnúť iba raz, ale v roku 2015 sa zistilo, že predtým zaznamenané rýchle rádiové impulzy FRB 121102 sa neperiodicky opakujú.
FRB 121102 sa nachádza v trpasličej galaxii vzdialenej tri miliardy svetelných rokov od Zeme a zostal jediným známym zdrojom opakovaných rádiových výbuchov niekoľko rokov, napriek starostlivým prieskumom. V januári 2019 sa však v časopise Nature objavil článok vedcov z kanadskej spolupráce CHIME, v ktorom sa uvádza, že signály z iného zdroja boli opätovne zaregistrované - 180814. J0422 + 73. Interferometrický rádioteleskop CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) zaznamenal šesť rýchlych rádiových výbuchov, ktoré pochádzajú z galaxie vzdialenej 1,3 miliardy svetelných rokov.
Signály vo svojej frekvenčnej štruktúre a spektrálnych charakteristikách sa podobali signálom z FRB 121102, čo naznačuje podobný mechanizmus ich formovania a rovnakú povahu zdroja. Objav naznačuje existenciu samostatného typu rýchlych rádiových vzplanutí, ktorých príčinou nemôžu byť katastrofické udalosti práve z dôvodu ich opakovania.
Propagačné video:
Tichá galaxia
V auguste 2019 medzinárodný tím vedcov prvýkrát identifikoval zdroj jediného rýchleho rádiového výbuchu FRB 180924, ktorý vznikol v galaxii vzdialenej štyri miliardy svetelných rokov.
Použitím rádiového interferometra ASKAP, ktorý sa nachádza v Austrálii, astronómovia určili polohu zdroja FRB a potom vypočítali jeho vzdialenosť, pričom analyzovali údaje z optických pozemných ďalekohľadov Gemini, Keck a VLT. Ukázalo sa, že rádiová erupcia sa vyskytla v masívnej galaxii veľkosti Mliečnej dráhy, 13 000 svetelných rokov od jej stredu. Charakteristickým rysom galaxie je neprítomnosť procesov zrodu nových hviezd.
Toto je v kontraste s opakovaným signálom FRB 121102, ktorý je umiestnený v oblasti aktívnej tvorby hviezd. Jednotlivé a opakované rýchle rádiové zhluky by preto mali mať rôzny pôvod. V prípade FRB 121102 sa zdá, že rádiový signál prechádza cez silné magnetické pole okolo magnetaru - špeciálneho typu neutrónovej hviezdy.
Akonáhle astronómovia na Kalifornskom technologickom inštitúte v Spojených štátoch amerických objavili objav rýchlej rádioaktívnej výbuchu FRB 190523, ku ktorému došlo aj v relatívne pokojnom prostredí - v galaxii analogickej k Mliečnej dráhe a vzdialenej 7,9 miliárd svetelných rokov od Zeme.
Oba tieto objavy vyvracajú, že k rýchlym rádiovým výbuchom môže dôjsť iba v mladých trpasličích galaxiách, ktoré obsahujú veľké množstvo magnetarov.
Rádio interferometer ASKAP.
Osem dvojčiat
V auguste 2019 sa v predtlačovom úložisku arXiv.org objavil článok kanadskej spolupráce v oblasti CHIME, ktorý informoval o detekcii ôsmich opakujúcich sa rádiových signálov. Dva zdroje rádiových signálov - FRB 180916 a FRB 181119 - blikali viac ako dvakrát (desaťkrát a trikrát), ostatné zasielali opakované rádiové signály iba raz, pričom najdlhšia pauza medzi zaznamenávaním rádiových vĺn bola 20 hodín. Podľa vedcov to môže naznačovať, že veľa FRB sa v skutočnosti opakuje, ale niektoré sú aktívnejšie ako iné.
Väčšina z ôsmich nových rýchlych rádiových zhlukov vykázala pokles frekvencie signálu pri každom opakovanom zhluku, čo môže byť kľúčom k pochopeniu mechanizmu, ktorý tieto javy produkuje. Okrem toho má FRB 180916 najnižšie rýchlosti rozptylu signálu, čo naznačuje relatívnu blízkosť zdroja k Zemi. Vedci dospeli k záveru, že by to tiež mohlo pomôcť určiť povahu rádiového výbuchu.
Peklo hviezdy
Koncom leta 2019 vedci z Národného centra pre rádioastrofyziku v Indii uviedli, že magnetary sú stále jedným z najpravdepodobnejších zdrojov rýchlych rádiových výbuchov (prinajmenšom opakujúcich sa).
Anomálny magnetar XTE J1810-197 bol pozorovaný pomocou Giant Metrewave Radio Telescope. Zaznamenali sa milisekundové impulzy rádiovej emisie, ktoré sa podobali zábleskom z opakujúcich sa FRB 180814. J0422 + 73.
Giant Metrewave Radio Telescope.
Tento magnetar sa nachádza 10 000 svetelných rokov od Zeme. Bol objavený v roku 2003 a postupne prestal vysielať rádiové emisie v roku 2008. V roku 2018 však došlo k novému prepuknutiu choroby, ktoré sa postupne začalo strácať. Je zaujímavé, že magnetary obvykle nevyžarujú rádiové emisie, a XTE J1810-197 bol prvý zdroj rádiových emisií tohto druhu. Zriedkavosť tohto objektu, ako aj opakovaných rádiových vzplanutí, viedla vedcov k presvedčeniu, že oba javy môžu spolu súvisieť.
Hlučná diera
V septembri 2019 čínski astronómovia oznámili, že zistili nové rýchlo sa opakujúce rádiové zhluky (FRB) z FRB 121102. Signály sa detegovali pomocou 500-metrového FAST rádiového ďalekohľadu s 19-lúčovým prijímačom v provincii Guizhou. Od konca augusta do septembra bolo zaznamenaných viac ako 100 špičiek, čo je rekordný počet medzi všetkými zaznamenanými FRB.
Vtedy vedci začali predpokladať, že FRB 121102 je supermasívna čierna diera, ktorá prekračuje hmotnosť Slnka 10 až 100 miliónov krát a vytvára silné magnetické pole, a neutrónová hviezda alebo plazma ovplyvnená dierou by mohla byť priamym zdrojom svetlice. Ďalším možným vysvetlením je, že FRB 121102 je magnetizovaný plement, hmlovina poháňaná hviezdnym vetrom z pulzaru.
***
Zatiaľ čo rýchle rádiové vzplanutia zostávajú zatiaľ nevysvetleným fenoménom, vedeckej komunite bolo v roku 2019 predložených veľa údajov, ktoré približujú astronómov k riešeniu. Ukázalo sa, že FRB sa môžu opakovať a pravdepodobne to robia veľmi často. V tomto prípade sú generované skôr exotickými objektmi, ako sú neutrónové hviezdy (pulzary a magnetary), umiestnené vo vhodnom medzihviezdnom médiu. Jednotlivé záblesky sa vyskytujú v menej turbulentných podmienkach: galaxie, kde je tvorba hviezd veľmi pomalá. Takéto javy sa pravdepodobne vyskytujú v dôsledku katastrofických procesov.